预应力混凝土连续梁桥边跨现浇段方案优化及桥梁结构的影响分析.pdf
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1、2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 2 3 7 预应力混凝土连续梁桥边跨现浇段方案优化及 桥梁结构的影响分析 伍川 ( 中铁七局集 团第三工程有限公司 , 陕西 西安 7 1 0 0 3 2 ) 摘要: 该文介绍了马家塘特大桥( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m预应力混凝土连续梁桥边跨现浇段的施工方案所作的优化。 接着将优化后桥梁结 构的线形和受力与原设计方案进行对 比分析。 通过分析验证了优化方案能够满足设计要求, 且缩短了施工工期, 降低了工程造价。 其成果为今后类似桥梁工程的施工积累了宝贵的经验。 关键词 : 连续梁; 边跨; 线性和受力; 优化方案
2、 中图分类号: U 4 4 8 2 1 + 5 、 U 4 4 5 文献标识码: B 文章编号: 1 0 0 9 - 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 2 3 7 0 3 1 桥梁悬臂施工法发展概况 桥梁悬 臂施 工法是在上 世纪 6 O7 0年代 , 随 着预应 力材 料和技 术 的发展而获 得 了广泛应用 。 大跨度桥梁悬臂挂篮施 工技术 ,必须应用许 多新 的工艺控制技术 , 包括结构 材料质量 控制 、 结构受 力及变形控制等。特别是诸如施工过程结构变形 位移和受力安全等既涉及施工过程质量、安全控 制 , 又直接影响到预期成桥结构线形 和受 力状 态 , 甚至会对最终
3、结构长期运 营使用 和维护产生长远 影响。 本文 结合 现场 对马 家塘特 大桥 ( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m 预应力 混凝土连续梁桥 的施工监控工作 ,对马家 塘特 大桥边跨现浇段 的施工方案进行优 化 ,并对 优化 方案对桥梁结构 的线形及受力 的影响进行综 合分析 。 2工 程概况 马家塘特大桥( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m预应力混凝土连 续梁桥的梁体上部结构如图 1 所示。 。 。 。 。 图 1 马家塘 特大桥 ( 4 0 + 6 4 + 4 O ) m连 续梁桥 上部结 构图 梁体为单箱单室 、 变高度 、 变截面箱梁 , 梁体 全长 1 4 5 2 In
4、 ,中跨 中部 1 0 m梁段和边跨端部 1 3 6 1T I 梁段为等高梁段 , 梁高 2 9 m; 中墩处梁高 为 5 3 m,其余梁段梁底下缘按二次抛物线变化。 梁底至梁顶高为 0 7 m 。线间距为 4 4 m和 4 6 m 时箱梁 顶板 宽 分别 为 9 3 6 m和 9 5 6 I 1 1 ,箱 底宽 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 5 2 3 作者简介: 伍川( 1 9 8 1 一 ) , 男 , 四川达县人 , 工程师 , 从事路桥 工程 施工 及管理工 作 。 6 4 m。 全桥顶板厚 3 5 c m; 底板厚 3 98 0 c m, 在梁 高变化段范围内按抛物线变化;
5、腹板厚 4 0 7 5 c m, 按折线变化 。 该 桥施 工 控制 按 照 施 工_ + 量 测 识 别一 修 正 预告一施工的循环过程,使施工按照预定的 理想状态顺利推进。由于实际上不论是理论分析 得到的理想状态还是实际施工都存在误差 , 所以, 对该桥进行施工控制的核心任务就是对各种误差 进行分析 、 识别、 调整 , 对结构未来状态做 出预测 。 该桥 施 工 中采 用 自适 应 控 制法 对 其进 行 控 制。基本思路为当结构的实测状态与模型计算结 果不符时,通常将误差输入到参数辨别算法中去 调整计算模型的参数 ,使模型的输出结果与实测 结果一致 , 得到修正的计算模型参数后, 重新
6、计算 各施工阶段的理想状态 ,经过几个 阶段的反复识 别后, 计算模型就基本与实际结构一致, 从而对施 工过程进行有效控制。 马家塘特大桥( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m 连续梁 自适应施工控制流程 图如图 2所示 。 图 2 马家塘特大桥( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m连续梁自适应施工 控制方 法流程 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 3 8 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 3 边跨现浇段方案优化 在边跨 8 号块悬臂施工完成后 ,边跨现浇段 的原设计方案如下 : ( 1 ) 利用万能杆件在边墩墩顶
7、安装托架并进行 预压 , 并安装边跨的支座 , 根据合拢温度及混凝土 收缩徐变预 留偏离量 , 锁定边支座纵向活动位移 ; ( 2 ) 将边跨挂篮前移一个阶段 ; ( 3 ) 利用挂篮及墩顶支架 , 在一天最低温度时 浇筑边跨 9号节段、 1 0号节段混凝土; ( 4 ) 待混凝土强度及弹性模量达到设计值的 9 0 且不小于 5 d 龄期后 ,拆除体外支撑,张拉 N 1 6 、 N 2 1 钢束。 原方案 中未指 明托架承担 的混凝 土重 量的范 围, 为缩短工期 、 减少工程投人、 减小临时支撑杆 件的使用、减小了边跨现浇段自重对边墩的偏心 作用, 将边跨现浇段优化为如下方案: ( 1 )
8、挂篮前移一个 阶段 ; ( 2 ) 在桥墩墩顶搭设模板 , 安装边跨的支座 , 根据合拢温度及混凝土收缩徐变预留偏离量 , 锁 定边支座纵向活动位移; ( 3 ) 利用挂篮及墩顶部分 的模板 , 在一天最低 温度时浇筑边跨 9号节段、 1 O 号节段混凝土; ( 4 ) 其余施工顺序同原方案。 方案优化后 , 缩短 了施工周期 , 节省 了墩 顶托 架及万能杆件的用量, 与原方案相比, 结构的受力 上存在一些不同之处 : ( 1 ) 由于采用挂篮合拢 , 挂篮前移对 8 号块以 前的结构受力有一定的影响; ( 2 ) 两种方案下的结构预拱度会有一定的区别; ( 3 ) 边跨现浇段的施工方案发生
9、变化后 , 边跨 现浇段的自重对桥梁整体结构的受力也有一定的 影 响。 故需要对优化后的方案及优化前的方案进行 统 一 比较 ,检验优 化方案后 的桥梁结构 承载力 是 否满 足要求。 4 方案优化对结构预拱度的影响 原方案按照利用挂篮和托架整体施工边跨现 浇段, 在墩顶段施加竖向约束 , 原方案边跨合拢时 的结构图如图 3 所示。 ( a ) 边跨现浇段合拢 ( b ) 边跨合拢后 图 3 原方案计算模型 优化方案采用挂篮与边跨墩顶的模板合拢边 跨 ,检算按照边跨墩顶之外的混凝土重量 由挂篮 承担, 并完全传递到已成的结构上, 墩顶部分混凝土 的重量由桥墩承担,故检算按照先施加墩顶部位之 外
10、的混凝土自 重, 再施加墩顶部位的混凝土自重, 优 化方案边跨合拢时的结构分析模型如图4 所示。 ( a ) 边跨现浇段合拢( 墩顶之外的混凝土重量) ( b ) 边跨合拢后( 墩顶混凝土重量) ( c ) 边跨合 拢后 图 4 优化方 案计算模 型 4 1 累积位移对比 由对比可以发现 , 优化方案的梁体向下的竖向 位移较大 , 较原方案向下的位移大了 一 0 0 2 7 4 m, 此种情况下, 梁体的预拱度较原方案大, 结构的整 体线形的控制难度较原方案大。 4 2 预拱度的对 比 由于施工方案发生了变化, 故悬臂施工阶段的 梁体预拱度也会发生变化, 两种情况下的梁体累积 位移对比如图5
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